Målet med detta projekt är att kombinera två satellitinstruments styrkor för att studera aerosolpartiklar i stratosfären. Den övergripande målsättningen är att skapa en bättre förståelse för stratosfärsaerosol och att skapa data-set som bättre representerar denna.

Aerosol-partiklar, ofta kallat aerosoler, är mikroskopiskt små partiklar i luften. De sprider solljus och minskar därför hur mycket strålning som når jordytan. Därigenom har de en kylande effekt. I stratosfären, luften ovanför 10–17 km kan aerosoler stanna kvar i flera år 100 gånger längre än vid låga höjder, vilket ger en långvarig klimatkylning som maskerar en del av den pågående uppvärmningen från människans utsläpp av växthusgaser.

Vulkanutbrott och stora skogsbränder kan skapa enorma moln som likt skorstenar pumpar aerosol och aerosolbildande gaser till stratosfären. Även luftföroreningar kan nå dit under vissa säsonger, vilket ger ett mänskligt bidrag till stratosfärsaerosolens klimatkylning. Vi kommer att studera både de naturliga och mänskliga bidragen till stratosfärsaerosol och uppskatta klimateffekterna.

Vi kommer att använda data från två väldigt olika instrument, som mäter i olika riktning. Den första heter OMPS- LP. Den mäter solljus-spridning i luften, vilken mäts i olika vinklar ner mot jorden. OMPS-LP har svårt att kvantifiera signaler när det är väldigt tät aerosol, men har god horisontell täckning och ger låg brusnivå, vilket lämpar sig väl även vid låga aerosolkoncentrationer. Det andra (CALIOP) är ett lidar-instrumentet, som bygger på att en laser skickar ljus rakt ner mot jorden och en sensor mäter hur mycket ljus som sprids tillbaka. CALIOP kan mäta även i de tätaste aerosolskikten, men ger dålig horisontell täckning. Genom att kombinera dessa instrument vill vi utnyttja båda instruments styrkor.

Vi kommer att skapa ett data-set baserat på instrumentens vardera styrkor för att täcka upp för deras svagheter. Här kommer vi att samarbeta med en forskare som utvecklat algoritmerna (metoderna) för NASAs officiella OMPS-LP data. Den sökande har själv utvecklat metoderna för data-produktion för CALIOP. Den är optimerad för att mäta täta aerosol-skikt, dvs. väl anpassat för att kombinera med OMPS-LP i detta projekt.

Den första studien vi kommer att använda detta data-set till är att undersöka hur vulkanutbrottet Hunga-Tonga i januari 2022 påverkade stratosfären och klimatet. Utbrottet är unikt i satellit-eran, då det skedde strax under havsytan och förde över 100 miljoner ton vatten till stratosfären. Huvuddelen av den vulkaniska aerosolen bildas vanligen från den vulkaniska gasen svaveldioxid (SO2). Eftersom havsvatten innehåller flera procent salt följde troligen upp till några miljoner ton havssalt med i utbrottet, vilket också skapar aerosol i stratosfären. Vi kommer att studera aerosolens storlek och form, kombinera aerosol data med SO2 data för att undersöka den troliga sammansättningen av aerosolen, samt tillsammans med en klimatmodellerare simulera klimatpåverkan från utbrottet.

Vi kommer även att studera skogsbränders påverkan på stratosfärsaerosolen. I en nyligen publicerad studie fann vi att 90% av stratosfärisk brandrök försvinner inom några veckor. Lufttransport och sedimentation kan inte förklara detta då processerna är mycket långsamma i stratosfären. Sannolikt bryts organiskt material i rökpartiklarna ner medan sot överlever. Med vårt data-set kommer vi att undersöka om detta skett för stratosfärisk brandrök från flera andra bränder.

Människans påverkan på stratosfärsaerosolen kommer att undersökas. Vi kommer att fokusera på de regioner och perioder som indikerats vara påverkade av luftföroreningar.

Aerosol och deras påverkan på moln utgör den största osäkerheten i prognoserna över framtidens klimat. Det är därför av stor vikt att kartlägga aerosolers egenskaper, mängd och källor. Projektet kommer att ge insikt i dessa faktorer och ge stratosfärsforskare och klimatmodellerare ett kvantitativt data-set över även de tätaste aerosolskikten.